Le memorie di un computer

LE MEMORIE DI UN COMPUTER

La memoria è un elemento di uncomputero di un suo sottosistema deputato

allapersistenzadeidatie\o delleistruzionideiprogrammi, la cui implementazione fisica dà vita ai

varisupporti di memorizzazioneesistenti.

La memorizzazione di informazioni in memoria e il loro successivo recupero sono funzioni

fondamentali nei processi dielaborazione dati.

La capacità dei supporti di memoria elettronici di immagazzinare grandi quantità di dati in poco

spazio e la velocità con cui è possibile prelevare un'informazione fa parte delle motivazioni chiave

per lo sviluppo dell'elettronica, portando alla nascita deidatabasemoderni.

Una memoria può essere considerata astrattamente come una sequenza finita di celle in cui ogni

cella contiene una sequenza finita dibit, normalmente gestiti a gruppi di otto dettibyte.

Pertanto, lo spazio fisico della memoria può essere immaginato come una sequenza di posizioni,

ognuna contenente un byte.

Ogni posizione è individuata da un precisoindirizzo di memoria, normalmente espresso tramite un

numero intero positivo.

L'architettura di von Neumann (modello semplificato di calcolatore) mostra come vengono

impiegate le memorie. Una macchina di Von Neumann è divisa in una parte destinata alle

elaborazioni, dettaprocessore, ed una parte destinata allamemorizzazione, detta memoria

centrale.

La memoria centrale contiene sia i dati su cui il processore opera, sia iprogrammiche forniscono

le istruzioni che il processore deve effettuare.

Le operazioni che una memoria può svolgere sono tre:

1. Inizializzazione: è il trattamento che subisce la memoria prima dell'uso normale. Alcuni tipi di

memoria, però, non hanno bisogno di inizializzazione: il contenuto iniziale è impredicibile.

2. Scrittura: è l'operazione di memorizzazione delle informazioni (esempio: assegnare ilbyte123

alla cella di indirizzo 1000.

3. Lettura: è l'operazione di recupero di informazioni memorizzate (esempio: chiedere alla

memoria il contenuto della cella di indirizzo 1000).

Le memorie centrali o principali sono anche dette memorie veloci per la grande rapidità con cui

comunicano con la CPU (che è il cervello del computer dove si svolgono tutte le operazioni) e

vengono attivate all’accensione del computer e sono:

RAM

ROM

CACHE

Memorie di massa (utilizzateper immagazzinare grosse quantità di dati)

Le memorie di massa sono classificate in base al tipo di supporto ed alla tecnologia di

registrazione e si dividono in:

memorie magnetiche:basate sulla tecnologia delle testine magnetiche

memorie ottiche:basate sulla tecnologia laser

memorie stato solido: memorie elettromagnetiche molto veloci

L’acronimo della memoria RAM sta per "random access memory" (memoria ad accesso casuale).

Essa è la memoria in cui vengono caricati i dati che devono essere utilizzati dal calcolatore per

elaborare.

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La memoria è un elemento di un computer o di un suo sottosistema deputato alla persistenza dei dati e\o delle istruzioni dei programmi, la cui implementazione fisica dà vita ai vari supporti di memorizzazione esistenti. La memorizzazione di informazioni in memoria e il loro successivo recupero sono funzioni fondamentali nei processi di elaborazione dati. La capacità dei supporti di memoria elettronici di immagazzinare grandi quantità di dati in poco spazio e la velocità con cui è possibile prelevare un'informazione fa parte delle motivazioni chiave per lo sviluppo dell'elettronica, portando alla nascita dei database moderni. Una memoria può essere considerata astrattamente come una sequenza finita di celle in cui ogni cella contiene una sequenza finita di bit, normalmente gestiti a gruppi di otto detti byte. Pertanto, lo spazio fisico della memoria può essere immaginato come una sequenza di posizioni , ognuna contenente un byte. Ogni posizione è individuata da un preciso indirizzo di memoria, normalmente espresso tramite un numero intero positivo. L'architettura di von Neumann (modello semplificato di calcolatore) mostra come vengono impiegate le memorie. Una macchina di Von Neumann è divisa in una parte destinata alle elaborazioni, detta processore, ed una parte destinata alla memorizzazione , detta memoria centrale. La memoria centrale contiene sia i dati su cui il processore opera, sia i programmi che forniscono le istruzioni che il processore deve effettuare. Le operazioni che una memoria può svolgere sono tre:

Inizializzazione : è il trattamento che subisce la memoria prima dell'uso normale. Alcuni tipi di memoria, però, non hanno bisogno di inizializzazione: il contenuto iniziale è impredicibile.
Scrittura : è l'operazione di memorizzazione delle informazioni (esempio: assegnare il byte 123 alla cella di indirizzo 1000.
Lettura : è l'operazione di recupero di informazioni memorizzate (esempio: chiedere alla memoria il contenuto della cella di indirizzo 1000). Le memorie centrali o principali sono anche dette memorie veloci per la grande rapidità con cui comunicano con la CPU (che è il cervello del computer dove si svolgono tutte le operazioni) e vengono attivate all’accensione del computer e sono:  RAM  ROM  CACHE  Memorie di massa (utilizzate per immagazzinare grosse quantità di dati) Le memorie di massa sono classificate in base al tipo di supporto ed alla tecnologia di registrazione e si dividono in:  memorie magnetiche: basate sulla tecnologia delle testine magnetiche  memorie ottiche: basate sulla tecnologia laser  memorie stato solido: memorie elettromagnetiche molto veloci L’acronimo della memoria RAM sta per "random access memory" (memoria ad accesso casuale). Essa è la memoria in cui vengono caricati i dati che devono essere utilizzati dal calcolatore per elaborare.

La RAM può essere volatile (si cancella spontaneamente ed ha bisogno di essere aggiornata) o statica o tamponata (mantiene l'alimentazione anche a macchina spenta). Il processore identifica le celle della RAM tramite indirizzi preassegnati che ne specificano la posizione: la memoria si presenta, quindi, come un enorme vettore (stringa ordinata di elementi detti byte, ciascuno individuabile con un indirizzo). Il termine random evidenzia che non ci sono differenze ad accedere alle varie celle della memoria. Le caratteristiche della RAM vengono ereditate anche da tutte le altre memorie ad accesso casuale (individuabili facilmente dal fatto che contengono RAM alla fine). Sostanzialmente le memorie RAM si suddividono in DRAM (dinamiche), SRAM (statiche) e quelle che vengono utilizzate per la memoria cache. La MRAM (magnetoresistive ram) è una RAM magnetoresistiva, ovvero una memoria ad accesso casuale di "nuova generazione", che utilizza le proprietà del magnetismo, al posto di una serie di impulsi elettrici, per conservare le informazioni. L’acronimo della memoria ROM sta per “ read only memory” (memoria di sola lettura). Essa è una memoria di tipo permanente, da cui si possono leggere informazioni registrate dal costruttore, ma nella quale non è possibile scrivere nulla. Nella ROM troviamo quel tipo di software che non deve mai essere cambiato: non perde i dati che vi sono registrati sopra in mancanza di alimentazione elettrica poiché è su di essa sono registrati i programmi di inizializzazione al momento dell’accensione. L’ EPROM (erasable programmable read only memory) è una ROM cancellabile e programmabile, ovvero una memoria di sola lettura, ma ha la particolarità di poter essere cancellata in particolari condizioni. Esse si cancellano tramite l'esposizione ai raggi UV; le EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) si cancellano tramite un impulso elettrico mandato da uno strumento detto programmatore. Si parla di memoria cache quando ci si riferisce a un dispositivo hardware ideato per velocizzare le operazioni di accesso alla memoria. La cache è infatti un componente hardware che, affiancato alla memoria principale del sistema serve a immagazzinare dati utili a eseguire con maggior velocità le future richieste di accesso alla memoria effettuate dal processore. Sono memorie che servono alla CPU durante l’elaborazione per immagazzinare dati e istruzioni temporanei. Le memorie video sono una particolare versione di memorie dinamiche (secondarie) che viene utilizzata, come dice il loro nome, per la gestione dei video. In questi dispositivi si sfrutta l'azione del refresh, per gestire le informazioni che dovranno periodicamente essere inviate al video evitando di passare quindi attraverso la CPU che renderebbe molto più lento il trasferimento dei dati. La tecnologia utilizzata attualmente per la realizzazione di memoria video è la GDDR (graphics double data rate). Le memorie olografiche sono delle memorie secondarie in fase di sviluppo: esse avranno il pregio di poter memorizzare i dati non su una superficie (come fanno i supporti attuali) ma su un volume: queste nuove memorie saranno dunque caratterizzate da una elevata capacità di archiviazione e in più da tempi di accesso brevi. Le memorie ad accesso sequenziale possono essere lette e scritte solamente all'indirizzo immediatamente successivo all'indirizzo a cui è avvenuto l'accesso precedente. Le memorie ad accesso diretto possono essere lette e scritte a qualunque indirizzo, con tempo di accesso variante e dipendente dall'indirizzo di memoria a cui è avvenuto l'accesso precedente. Le memorie ad accesso casuale possono essere lette e scritte a qualunque indirizzo, ma con lo stesso tempo di accesso.

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